230920 USB充電器を電源にしたサブウーファー付アンプの製作 HXJ8002 TDA8932 昇圧型レギュレータ XL6009

こんちはHousukeです。

前回(違うブログですが)『230428 カットオフ周波数可変 24db/oct. LPF キッチン用サブウーファーアンプの製作』の続きです。

半年前に製作したキッチン用アンプを作り直しました。
いくつかあった不具合を改善するのと、鬱陶しい電源アダプターを小さなUSB充電器に変更するためです。


🍆不具合を改善する🍆

• 中華製Amp PAM8403の発熱が多い
  
  アンプに使っているICの発熱が大きく、ケース自体も熱くなります。アイドリング(idle current)電流はデータシートによると16mAとありますが、もっと流れていそうな気がします🐼。
  ケースが燃えやすいアクリル製なこともあるので、Amp基板を違うものにしました。
                  ⇓⇓
  HXJ8002チップを使ったモノラルAmp。
  
  こちらのアイドリング電流は7～10mAだそうです。
  
  
• iPadのボリュームを大きくすると音が歪む
  iPadのボリュームを大きくすると音が歪みます。ピアノのようなパルシブな音源だとよく判ります。スピーカーに耳を付けるとデジタルノイズも聞こえます。
  知識を総動員してチェックをした結果、デジタルAmpが出すノイズがブルーツース通信を妨害しているという結論になりました。
  ブルーツースは、スペクトラム拡散にスピードの遅いFH(Frequency Hopping 1600 hops/s)方式を使っているので、デジタルAmpなどの低い周波数と被ってエラーを発生しやすいと思われます。WiFiの方はさらにスピードの速いDS(Direct Sequence)方式なのでFHに比べ妨害に優利です。昔、デジタル無線の仕事を少しやったことがあるので思い出しました😅。
  
  対策として、デジタルAmpにフィルターが無かったので、遅まきながらLCフィルターを追加することにしました。
  🙊インダクター(40μH)🙊
  
  ヤフオクで使えそうな安いコイルが出ていたので落札しました。10～20μHがよく使われていますが、大は小を兼ねるかも...
  
  
• 大音量で鳴らしたい
  キッチンとは言え、たまに大音量で鳴らしたい時もあるので、ウーファー用のAmpを出力の大きなものに替えることにしました。
  🙊TDA8932モノ35WデジタルAmp🙊
  動作電圧は10～30V
  
  

🍆電源アダプターを小さいUSB充電器に変更🍆
USB電源の５Vをレギュレーターで昇圧します。電源電圧は出したい音量と発熱具合、またUSB電源のパワーによっても変わりますが、様子を見ながら12～15Vくらいに設定する予定です。
🙊XL6009 昇圧レギュレータ🙊



🍆製作🍆
🙊ブロック図🙊

🙊回路図・パターン図🙊
<Mixer部>

<サブウーファー LPF部>

<PowerAmp部>

🙊外観🙊
<上>

ギュウギュウ詰めになってしまいました。LR側のボリュームは付ける場所が無くなって空中配線です。

<前>

<後>

<裏>

右の方に4つ付いている緑色のフィルムコンデンサー3900pFはデジタルアンプのLCフィルターのCです。高域の周波数特性の良いセラミックコンデンサーにしたかったのですが、手持ちがなかったのでとりあえず使いました。


🍆対策効果のチェック・試聴など🍆

• 中華製Amp PAM8403の発熱が多い
  発熱が多いPAM8403をHXJ8002、TDA8932に替えた対策の効果を温度計で確認しました。
  
  夏場のキッチン35℃の環境で、Youtube番組を再生時、内部温度が38℃と問題ないくらいに改善しました。
  
  
• iPadのボリュームを大きくすると音が歪む
  スピーカーラインにLCフィルターを入れる対策で、ブルーツース通信で発生する歪はなくなりました。
  と思いきや、今度はウーファーアンプにノイズが出るようになってしまいました。昇圧用レギュレーターとウーファーアンプ、その前段のOPアンプ回路がグルになっていて対策は相当難しそうです。HiFiオーディオとしたらアウトですが、実用上聞こえないので、次回の宿題としました😉😉。
  
  
• 大音量で鳴らしたい
  キッチンとしてはこのくらいでいいだろうくらいに、音量を大きくした時のUSB電源の電流(RMS／平均)を測ってみました。
  
  電流は最大で 0.2Aくらい、消費電力にして約 1Wでした。
  ウーファーアンプの電源電圧は 12Vにしています。
  USB充電器は、1,000円前後で売られている急速充電タイプ 2.0A(10W)のものを使いました。
  ウーファーアンプの電源電圧を 13V⇒14V⇒15Vと上げていくとだんだん大きな音量が出せるようになります。が、音量がリミットを超えたところで、❝バコッ、バコッ❞といった、昔のアナログパワーアンプの歪とは違う破裂音のようなノイズが、より大きくなります。これはUSB電源の過負荷による動作の破綻が原因だと思います。
  また、電源電圧を高くしていくとアイドリング電流が増えてきて、それに伴いケースの温度が高くなります。
  電源電圧 12V以上の大音量化は、安定性・安全性を含めてまた別の機会にやってみたいと思います。
  
  その他
  大きな電源アダプターをUSB充電器にしたことで、コンセント周りがスッキリしました。
  
  これでもスッキリしたのですが😉...。

概ね、狙い通りの改造が出来ました。
iPadの歪については、ブルーツースの仕様まで疑ってしまいましたが、違っていてフィルタのないデジタルアンプの出すノイズが原因でした。
重低音も大きく鳴るようになりましたが、一方ウーファーアンプ側にレギュレータが原因と思われるノイズが大きくなってしまいました。次回はなんとか改善したいと思います。
お楽しみに...

電源は元の大きなアダプターに戻ってしまいましたが、トータルではより良くなったアンプが出来たのでご紹介します。
⇒『240111 三代目キッチン用 24db/oct.周波数可変LPF...』


🎲 メモ 🎲

• インダクター40μH 14個 (ヤフオク 380円 送料 無料)
  
• ATOZS TDA8932モノ35Wデジタルアンプ ×2(Amazon 967円 prime) 
• VKLSVAN XL6009 4A 昇圧型レギュレータ ×3(Amazon 698円 prime)
• Ren He HXJ8002モノラル3Wパワーアンプ ×10(Amazon 899円 prime)

🎲 おまけ情報 🎲
今回使ったAmpと似たような色かたちで、次のTPA3118を使ったユニットがAmazonで出回っていますが要注意です。

ノイズが大きくて使えません。2個買って1個を返品、１個を廃棄しました。カスタマーでも似たような評価です。

230911 Belton accutronics Digi-Log リバーブモジュールBTDR-3 を使ったサラウンド・エフェクターの製作

こんにちはHouskeです。


前回(違うブログですが)『230519 PT2399(松下製MN3005 BBD後継)を使ったステレオ音源が広がって聞こえる...』の続きです。

accutronics Digi-Log製のリバーブモジュール BTDR-3を使ってサラウンド・エフェクターを製作しました。

価格や入手については最後の方に記しています。
楽器業界向けのエフェクターでは老舗のメーカーです。accutronicsやDigi-Log、BeltonなどのワードでググるとAmazonや海外通販サイトにサウンドエフェクターやその関連のパーツがヒットします。

前回のブログでご紹介したサラウンド・エフェクター本体を流用して製作しました。

🎋回路・機能🎋

• ステレオ音源を一旦モノラルにして、リバーブモジュールBTDR-3 INに入れ、残響化されたOUT1、OUT2をそれぞれを元のステレオ音源にミキシングします。OUT２は位相をOPアンプで反転しました。(音場が広がる効果を狙いました)

  

  
  
• 230Hz LCF 6db/oct.回路を入れて、低音域をカットしました。BTDR-3の参考回路にも同じような LCFが入っています。
  
  
• スピーカーも鳴らせるようにUSBアンプを付けました。調整するときなど何かと便利です。
  


• 出力は原音＋残響、と残響のみの 2通りの切替SWを付け、キッチン用サブウーファーアンプで使う以外に、単独でスピーカーを鳴らすことができるようにしました。
  
  

🎋製作🎋
🔨パーツ類🔨
4つ目基板に手作りしたMixing回路、Delay回路、BTDR-3の小基板の三つと、アマゾンから購入したUSB電源アンプなどを百均のアクリル製ケースに組込みました。
＜Mixing回路＞
実際の組立作業時に使った、回路図付きの裏表パターン図を載せました。

＜Delay回路＞

＜BTDR-3の小基板＞

＜USB電源アンプ＞
KKHMF PAM8406 デジタルパワーアンプボード
Amazon 750円 配送料 150円

＜アクリル製ケース＞
泉化成 クリアケース ワイド 181㎜×100㎜×31㎜ (セリア 税別100円)

🔨外観🔨
＜上＞

＜前＞

＜後＞

＜裏＞

🎋動作チェック・調整、その他🎋
🐰パルス音源で動作チェック🐰
パルス音源(YoutubeでDLできる『心電図音』)を使って動作チェックをしました。

エフェクターの音量は最大にしました。
リバーブの長さを調整する半固定抵抗はBTDR-3の小基板に組込んでいます。

リバーブなし(パルス音源のみ)

リバーブ短(半固定抵抗 Pot1,Pot2 Position:0%)

リバーブ中(半固定抵抗 Pot1,Pot2 Position:20%／約10KΩ)

リバーブ長(半固定抵抗 Pot1,Pot2 Position:100%／50KΩ)

🐰音声や環境音で調整🐰
音楽ソースは、もともと残響が多めに仕込まれているものがあって分かりづらいので、ニュースなどの音声や環境音で調整しました。
リバーブの長さは短と中の中間(半固定抵抗10％ 5KΩ)くらいがちょうど良いようです。エフェクターの音量は、音空間が少し広がったくらいのところに調整しました。原音と比べて、5～10％くらいの音量にするイメージです。

🐰その他🐰
詳しい資料がないので推測の範囲ですが、このREVERB MODULE BTDR-3は、4000段くらいのBBD(Bucket Brigade Device)を使っていると思います。
Pot1、Pot2の半固定抵抗でリバーブの長さ(帰還量)を可変できますが、クロック周波数は固定になっています。BTDR-2というモデルもありますが、こちらはリバーブの長さも固定になっています。

市販のサラウンドアンプやカラオケに付いているなんちゃってエコーとは違って、フワッとした鉄板式エコーのような完成度の高い音質だと思います。


🐰PUSU カーディオ用 DSP🐰
前回もお話をしましたが音質劣化のない『デジタル処理』で、今回のような音響エフェクターを作製したいと考えています。
PCなどにインストールして使う音楽制作用のソフトウエア(DTM,DAW)のアドオンとしてはたくさんあるのですが、ハードウェアとしてリアルタイムに使えるものとして中々ありません。

そん風で探していると、割と近いものがありました。
中華製のPUZUというブランドで、2～4万円くらいの価格でAmazonで販売されています。
≣本体≣

≣操作イメージ≣

カーオーディオに特化していて、トヨタなどのハーネスとセットで、カーメーカー別対応のパッケージになっています。
商品の特長としては、車室内の再生音のEQ特性・スピーカーの時間差などを、デジタル処理で補正・調整することだそうです。そのパラメーターはスマホで設定できます。

今興味があるのはサラウンドやリバーブ機能なので、カーオーディオに限らないで続けて探しています...
それでは、次回お楽しみに...


🎋付録🎋
DIGI-LOGTM REVERB MODULE BTDR-3 の入手
フジシマカスタムギターYahoo！店：4,301円(送料170円)／海外取寄せ
注文から20日間くらいで受取りました。

参考⇒Digi-Log Reverb Module (Btdr-3) : A Great Digital Reverb Sound That Easily Replaces A Spring Reverberation Unit

230807 PA用スピーカー Clarion MS-2100Aを JBL Control 1風にチューニング（国産スピーカー連合艦隊 vs BOSE帝国艦隊）

こんにちはHousukeです。

📣10cmフルレンジスピーカー Clarion MS-2100A📣

片手で掴めるくらいの 小型のPA用スピーカーを探していたら、ピッタリな Clarion MS-2100Aが見つかりました。
小型、しかもPA用にこだわったのは、設置や移動が楽で 扱いに気をつかわないで済むからです。ちょっと当たっただけで角が潰れて メンタルが下がるようなようなものは、なるべく避けたいのです。

📣OEM関係がなんと8社📣
ヤフオクで探している時に、Clarion MS-2100Aと外観が全く同じでOEM(他社ブランド製造)関係と思われるMarantz(マランツ) LS-10Sがありました。ググってみましたら、ブログ管理人：スパトニックさんが、もっと沢山あることをブログの記事にされていました。

Marantz LS-10S (1993年・38,800円)

Marantz LS-10V (1988年・40,000円)
DIATONE DS-105 (1984年・39,800円・防磁)

DIATONE DS-107V (1986年・39,800円・防磁)
DIATONE DS-109 (1987年・33,800円)
Toshiba SX-101 (????年・????円)

SHARP AN-SP100 (????年・????円)

BMB CS-M10V (????年・????円)

ALPINE/LUXMAN S-102 (1985年・40,000円)

参考：ブログ管理人 スパトニックさんのブログ記事

メーカーを数えてみると、クラリオン、マランツ、三菱、東芝、シャープ、BMB(旧日光堂)、アルパイン／ラックスマンとなんと 8社もあります。
OEMの供給元が気になりますが、スパトニックさんは三菱ではないかと推測されていました。Housukeもそんな気がします。

ここで、三菱を旗艦とした国産スピーカー連合艦隊がBOSE帝国艦隊を向い撃つみたいなことを連想してしまいました。
マランツは、日本メーカー(スタンダード工業、日本コロンビア...)と関係が深いので国産と考えました。


📣国産スピーカー連合艦隊 vs BOSE帝国艦隊📣
//BOSE 101MM//

BOSE 101MMは '82年に発売された10cmスピーカーです。総販売台数は200万台を超えたと言われています。
一方、向い撃つ国産スピーカー連合艦隊の10cmスピーカー群の販売台数は、8社が束になっても その１割にも届かなかったと思います。
うた広やジャンカラなどのカラオケハウス全盛の'2000年頃、BOSE 101MMはホントに飛ぶように売れていました。

Housukeは、この頃国産スピーカー連合艦隊側のメーカーで仕入・商品管理をしていましたが、BOSE帝国艦隊がメーカー直販でたたき出す価格には太刀打ちできないで悔しい思いをしました。

BOSE 101MMの法人向価格は、この時 11,000円台だったと記憶しています。業務用機器(ＰＡ・カラオケ)の仕切りは3～4掛けと余力があるのですが、それでも対抗モデルの価格はBOSE 101MMの倍近くになってしまい、全く勝負になりませんでした。
今だに“BOSE”と聞くとイラッとします。

📣Clarion MS-2100A 外観と音出しチェック📣
10cmスピーカーなのに肉厚で頑丈なダイカストフレーム、キャビネットは厚手の樹脂製で質量は片方で2.8Kgもあります。外観だけでも超贅沢な作りです。
ちなみに、BOSE 101MMは 2.1Kg、このあとチューニングで使用する JBL Control 1Xは 1.8Kgです。

コーン紙やエッジに変質・劣化はないので、当分このまま使えそうです。

音出しをしてみたところ、フラットでクセのない印象なのですが、スピーカー裏面の周波数特性図とは違って高音域がもの足りません。
//スピーカー裏面の周波数特性図//


JBL Control 1風にチューニングをすることにしました。販売台数が圧倒的に多いスピーカーなので、音の標準にしています。
スマホのスペクトラムアナライザー(Spectroid／Android無料アプリ)＋YouTubeのピンクノイズ音源で周波数特性を確認しました。
(場所が6畳の居間ですし、周波数特性は手持ちのスマホの集音性能に左右されるので、参考程度に見てください。)
Clarion MS-2100A

JBL Control 1X

Control 1の方が高音域が伸びています。MS-2100Aはフルレンジ一発なので 2wayと優劣を比べるのはアンフェアですが、それでも高音域を素直な特性で十分にカバーしています。
実際には、スマホのスペクトラムアナライザーの解析画像は測るごとに微妙に変わるので、スイープジェネレーター音源(YoutubeでDL)の再生音を耳で何度も聴いて確認しました。

3～4KHzより上の方の高音域が JBL Control 1に比べ2㏈くらい低く目であることが判りました。

📣EQ(イコライザー)でチューニング📣

ツィターの外付けも考えましたが、高音域を2dbほど増強するだけなので、EQ(イコライザー)回路を 2.1chアンプに追加して対応することにしました。
参考⇒『230428 24db/oct. カットオフ周波数可変LPFを使った...』

昔のオーディオアンプに必ず付いていた、トーンコントロール BASS/TREBLEのTREBLEだけをもっと高域側にズラした感じです。


📣チューニング後の確認📣
≣スマホのスペクトラムアナライザー≣
チューニング無し

チューニング有り

分かりにくいのですが、〇のところが上に持ち上がっています。

≣試聴≣

キッチンに設置しました。フローリングなので少し反響します。

2.1ch構成(∔サブウーファーSONY SS-WS6)にしています。

音出し確認は、生楽器の音源として主に次のビデオ(Youtube)を使いました。
//The Nutcracker - Full Length Ballet by The New York City Ballet//

1:11:35～の曲で高音域のチェックをしました。トライアングルとハンドベルがキンキン／シャンシャンと盛大に使われるシーンです。

物足りなかった高音域は、満足するレベルにチューニングできました。フラットでクセがないという点で、手本(標準)にしたJBL Control 1より好い感じがしました。耳障りな尖ったようなところがないので、安心して鳴らしておけます。

一方、JBL Control 1の方は、高域の指向性の広さとエネルギー感が一番の魅力なのですが、その広さからくる定位(指向性)の粗さが気になりました。指向性の広さがやや敵わないながらも素直なシングルコーンの MS-2100Aと比べたことで、返ってそれが耳についたようです。

どんなスピーカーでも指向性の粗さは大なり小なりあります。ピンクノイズ音源を再生させ、ゆっくり移動しながら聞いた時、特に高音域の定位や音量が凸凹に変化するのがよく分かります。あまり酷いと、音楽音源でも定位や音色が不安定になります。

- 追記 -
類似した内容の記事をアップしました。よろしかったらご覧ください。
⇒『250315 カーオーディオ用スピーカー Clarion GS-528(アイデン製...』


🎲オマケ🎲
Housukeは普通の音量でサイン波を再生した時11Khzあたりを超えると聞こえなくなるので、その辺が高音域の限界です。一般的に20KHzと言われているので残念ですが、来年70歳であることを考えれば仕方がないようです。高校生の時オーディオ好きの同級生と実習室で確認した時は17KHzまで聞こえた記憶があります。
ところが最近 高周波溶着機を扱うアルバイトをしたことがあって、その時は今までに聞いたことのない高い周波数の連続音がうるさく聞こえました。BRANSON社製の超音波ウエルダというもので、20KHz 2000Wの振動出力で樹脂などを溶着する加工機です。

どうやら、耳の内部の器官では 歳はとっても20KHz以上の超音波を感受する能力が残っているようです。近くにいるオバサンに聞いたら、“そんなの聞こえないよ”とは言っていましたが...